Caffeine
说起Guava Cache，很多人都不会陌生，它是Google Guava工具包中的一个非常方便易用的本地化缓存实现，基于LRU算法实现，支持多种缓存过期策略。由于Guava的大量使用，Guava Cache也得到了大量的应用。但是，Guava Cache的性能一定是最好的吗？也许，曾经，它的性能是非常不错的。但所谓长江后浪推前浪，总会有更加优秀的技术出现。今天，我就来介绍一个比Guava Cache性能更高的缓存框架：Caffeine。
Tips: Spring5（SpringBoot2）开始用Caffeine取代guava.详见官方信息SPR-13797 jira.spring.io/browse/SPR-…
什么时候用
- 愿意消耗一些内存空间来提升速度
- 预料到某些键会被多次查询
- 缓存中存放的数据总量不会超出内存容量
性能
由图可以看出，Caffeine不论读还是写的效率都远高于其他缓存。
这里只列出部分性能比较，详细请看官方官方 github.com/ben-manes/c…
依赖
我们需要在 pom.xml 中添加 caffeine 依赖：
版本问题参考mvnrepository.com/artifact/co…
<dependency><groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId><artifactId>caffeine</artifactId><version>2.7.0</version>
</dependency>
复制代码新建对象
// 1、最简单
Cache<String, Object> cache = Caffeine.newBuilder().build();
// 2、真实使用过程中我们需要自己配置参数。这里只列举部分，具体请看下面列表
Cache<String, Object> cache = Caffeine.newBuilder().initialCapacity(2)//初始大小.maximumSize(2)//最大数量.expireAfterWrite(3, TimeUnit.SECONDS)//过期时间.build();
复制代码参数含义
- initialCapacity: 初始的缓存空间大小
- maximumSize: 缓存的最大数量
- maximumWeight: 缓存的最大权重
- expireAfterAccess: 最后一次读或写操作后经过指定时间过期
- expireAfterWrite: 最后一次写操作后经过指定时间过期
- refreshAfterWrite: 创建缓存或者最近一次更新缓存后经过指定时间间隔，刷新缓存
- weakKeys: 打开key的弱引用
- weakValues：打开value的弱引用
- softValues：打开value的软引用
- recordStats：开发统计功能
注意： expireAfterWrite和expireAfterAccess同时存在时，以expireAfterWrite为准。 maximumSize和maximumWeight不可以同时使用
异步
AsyncCache<Object, Object> asyncCache = Caffeine.newBuilder().buildAsync();
复制代码解释
A semi-persistent mapping from keys to values. Cache entries are manually added using
{@link #get(Object, Function)} or {@link #put(Object, CompletableFuture)}, and are stored in the
cache until either evicted or manually invalidated.
Implementations of this interface are expected to be thread-safe, and can be safely accessed by
multiple concurrent threads.
复制代码添加数据
Caffeine 为我们提供了三种填充策略：
手动、同步和异步
手动添加
很简单的
public static void main(String[] args) {Cache<String, String> cache = Caffeine.newBuilder().build();cache.put("hello", "world");System.out.println(cache.getIfPresent("hello"));
}
复制代码自动添加1（自定义添加函数）
Cache<String, String> cache = Caffeine.newBuilder().build();// 1.如果缓存中能查到，则直接返回
// 2.如果查不到，则从我们自定义的getValue方法获取数据，并加入到缓存中
cache.get("hello", new Function<String, String>() {@Overridepublic String apply(String k) {return getValue(k);}
});
System.out.println(cache.getIfPresent("hello"));
}// 缓存中找不到，则会进入这个方法。一般是从数据库获取内容
private static String getValue(String k) {return k + ":value";
复制代码// 这种写法可以简化成下面Lambda表达式 cache.get("hello", new Function<String, String>() { @Override public String apply(String k) { return getValue(k); } }); // 可以简写为 cache.get("hello", k -> getValue(k));
自动添加2（初始添加）
和上面方法一样，只不过这个是在新建对象的时候添加
LoadingCache<String, String> loadingCache = Caffeine.newBuilder().build(new CacheLoader<String, String>() {@Overridepublic String load(String k) {return getValue(k);}});
// 同样可简化为下面这样
LoadingCache<String, String> loadingCache2 = Caffeine.newBuilder().build(k -> getValue(k));
复制代码过期策略
Caffeine提供三类驱逐策略：
- 基于大小（size-based）
- 基于时间（time-based）
- 基于引用（reference-based）
1、大小
Cache<String, String> cache = Caffeine.newBuilder().maximumSize(3).build();
cache.put("key1", "value1");
cache.put("key2", "value2");
cache.put("key3", "value3");
cache.put("key4", "value4");
cache.put("key5", "value5");
cache.cleanUp();
System.out.println(cache.getIfPresent("key1"));
System.out.println(cache.getIfPresent("key2"));
System.out.println(cache.getIfPresent("key3"));
System.out.println(cache.getIfPresent("key4"));
System.out.println(cache.getIfPresent("key5"));
复制代码输出结果
null
value2
null
value4
value5
复制代码1、淘汰2个
2、淘汰并不是按照先后顺序，内部有自己的算法
2、时间
Caffeine提供了三种定时驱逐策略：
- expireAfterAccess(long, TimeUnit):在最后一次访问或者写入后开始计时，在指定的时间后过期。假如一直有请求访问该key，那么这个缓存将一直不会过期。
- expireAfterWrite(long, TimeUnit): 在最后一次写入缓存后开始计时，在指定的时间后过期。
- expireAfter(Expiry): 自定义策略，过期时间由Expiry实现独自计算。
缓存的删除策略使用的是惰性删除和定时删除。这两个删除策略的时间复杂度都是O(1)。
expireAfterWrite
Cache<String, String> cache = Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(3, TimeUnit.SECONDS).build();
cache.put("key1", "value1");
cache.put("key2", "value2");
cache.put("key3", "value3");
cache.put("key4", "value4");
cache.put("key5", "value5");
System.out.println(cache.getIfPresent("key1"));
System.out.println(cache.getIfPresent("key2"));
Thread.sleep(3*1000);
System.out.println(cache.getIfPresent("key3"));
System.out.println(cache.getIfPresent("key4"));
System.out.println(cache.getIfPresent("key5"));
复制代码结果
value1
value2
null
null
null
复制代码例子2
Cache<String, String> cache = Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(3, TimeUnit.SECONDS).build();
cache.put("key1", "value1");
Thread.sleep(1*1000);
System.out.println(cache.getIfPresent("key1"));
Thread.sleep(1*1000);
System.out.println(cache.getIfPresent("key1"));
Thread.sleep(1*1000);
System.out.println(cache.getIfPresent("key1"));
复制代码结果
value1
value1
null
复制代码expireAfterAccess
Access就是读和写
Cache<String, String> cache = Caffeine.newBuilder().expireAfterAccess(3, TimeUnit.SECONDS).build();
cache.put("key1", "value1");
Thread.sleep(1*1000);
System.out.println(cache.getIfPresent("key1"));
Thread.sleep(1*1000);
System.out.println(cache.getIfPresent("key1"));
Thread.sleep(1*1000);
System.out.println(cache.getIfPresent("key1"));
Thread.sleep(3*1000);
System.out.println(cache.getIfPresent("key1"));
复制代码结果
value1
value1
value1
null
复制代码读和写都没有的情况下，3秒后才过期
也可以同时用expireAfterAccess和expireAfterWrite方法指定过期时间，这时只要对象满足两者中的一个条件就会被自动过期删除。
expireAfter 和 refreshAfter 之间的区别
- expireAfter 条件触发后，新的值更新完成前，所有请求都会被阻塞，更新完成后其他请求才能访问这个值。这样能确保获取到的都是最新的值，但是有性能损失。
- refreshAfter 条件触发后，新的值更新完成前也可以访问，不会被阻塞，只是获取的是旧的数据。更新结束后，获取的才是新的数据。有可能获取到脏数据。
3、引用
- Caffeine.weakKeys() 使用弱引用存储key。如果没有其他地方对该key有强引用，那么该缓存就会被垃圾回收器回收。
- Caffeine.weakValues() 使用弱引用存储value。如果没有其他地方对该value有强引用，那么该缓存就会被垃圾回收器回收。
- Caffeine.softValues() 使用软引用存储value。
Cache<String, Object> cache = Caffeine.newBuilder().weakValues().build();
Object value1 = new Object();
Object value2 = new Object();
cache.put("key1", value1);
cache.put("key2", value2);value2 = new Object(); // 原对象不再有强引用
System.gc();
System.out.println(cache.getIfPresent("key1"));
System.out.println(cache.getIfPresent("key2"));
复制代码结果
java.lang.Object@7a4f0f29
null
复制代码解释：当给value2引用赋值一个新的对象之后，就不再有任何一个强引用指向原对象。System.gc()触发垃圾回收后，原对象就被清除了。
简单回顾下Java中的四种引用
Java4种引用的级别由高到低依次为：强引用 > 软引用 > 弱引用 > 虚引用
| 引用类型 | 被垃圾回收时间 | 用途 | 生存时间 |
|---|---|---|---|
| 强引用 | 从来不会 | 对象的一般状态 | JVM停止运行时终止 |
| 软引用 | 在内存不足时 | 对象缓存 | 内存不足时终止 |
| 弱引用 | 在垃圾回收时 | 对象缓存 | GC运行后终止 |
| 虚引用 | Unknown | Unknown | Unknown |
显式删除缓存
除了通过上面的缓存淘汰策略删除缓存，我们还可以手动的删除
// 1、指定key删除
cache.invalidate("key1");
// 2、批量指定key删除
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("key1");
list.add("key2");
cache.invalidateAll(list);//批量清除list中全部key对应的记录
// 3、删除全部
cache.invalidateAll();
复制代码淘汰、移除监听器
可以为缓存对象添加一个移除监听器，这样当有记录被删除时可以感知到这个事件。
Cache<String, String> cache = Caffeine.newBuilder().expireAfterAccess(3, TimeUnit.SECONDS).removalListener(new RemovalListener<Object, Object>() {@Overridepublic void onRemoval(@Nullable Object key, @Nullable Object value, @NonNull RemovalCause cause) {System.out.println("key:" + key + ",value:" + value + ",删除原因:" + cause);}}).expireAfterWrite(1, TimeUnit.SECONDS).build();
cache.put("key1", "value1");
cache.put("key2", "value2");
cache.invalidate("key1");
Thread.sleep(2 * 1000);
cache.cleanUp();
复制代码结果
key:key1,value:value1,删除原因:EXPLICIT
key:key2,value:value2,删除原因:EXPIRED
复制代码统计
Cache<String, String> cache = Caffeine.newBuilder().maximumSize(3).recordStats().build();
cache.put("key1", "value1");
cache.put("key2", "value2");
cache.put("key3", "value3");
cache.put("key4", "value4");cache.getIfPresent("key1");
cache.getIfPresent("key2");
cache.getIfPresent("key3");
cache.getIfPresent("key4");
cache.getIfPresent("key5");
cache.getIfPresent("key6");
System.out.println(cache.stats());
复制代码结果
CacheStats{hitCount=4, missCount=2, loadSuccessCount=0, loadFailureCount=0, totalLoadTime=0, evictionCount=0, evictionWeight=0}
复制代码除了结果输出的内容，CacheStats还可以获取如下数据。
参考
oopsguy.com/2017/10/25/… juejin.im/post/5b8df6… www.jianshu.com/p/9a80c662d… www.sohu.com/a/235729991… www.cnblogs.com/yueshutong/… blog.csdn.net/qq_38974634… blog.csdn.net/qq_32867467… blog.csdn.net/grafx/artic… ifeve.com/google-guav…
